Genética e Hereditariedade

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RAVEN, H.P.; EVERT, R.F.; EICHHORN, S.E. 1996. Biologia Vegetal. 5° ed. p. 111-115
Genética e Hereditariedade 
Átila Vinicius Oliveira Rocha¹, Maria Klara Ribeiro Duque², Marina Rocha de Carvalho³, Thainá Pflueger da Silva4.
¹Universidade Federal Do Maranhão – UFMA
² Universidade Federal Do Maranhão – UFMA
³ Universidade Federal Do Maranhão – UFMA
4 Universidade Federal Do Maranhão – UFMA
¹atila.vini@hotmail.com, ²mariakduque@gmail.com, ³rinacarvalho@hotmail.com.br, 4thainapflueger97@gmail.com
 Mesmo já havendo uma percepção do homem com a herança biológica desde os primórdios, o estudo científico da hereditariedade, conhecido como genética, só começou realmente na segunda metade do século 19. Muito do que se sabe nos dias presentes partiu dos estudos do botânico Gregor Mendel, “o pai da genética”, que desenvolveu princípios na qual demonstrou a existência de genes, cromossomos e do processo meiótico a partir de cruzamentos, principalmente, de plantas.
 A maioria dos eucariontes podem reproduzir-se sexualmente, processo que não ocorre com os procariontes. A reprodução sexual alterna regulamente entre meiose e fertilização. A meiose é o processo da divisão nuclear em que o número cromossómico é reduzido de diplóide (2n) para haplóide (n). O núcleo diploide passa por duas divisões, onde produz quatro núcleos-filhos haplóides. A fertilização é o processo em que os gametas (haploides) formam o zigoto (diplóide) por meio da fusão, reestabelecendo o número de cromossomos para diplóide.
 Organismos diplóides herdam dois conjuntos de cromossomos, cada um deste derivado de um dos pais. Os cromossomos semelhantes correspondem entre si durante a meiose em pares, denominando-os homólogos. 
 Os cromossomos dos eucariontes são compostos por DNA e proteína, que quando condensados conjuntamente formam a cromatina. Os seres eucarióticos possuem uma molécula cromossómica com duplicação de DNA. As proteínas que se ligam com o DNA são as histonas, cujo papel é enrolar de forma organizada a dupla-molécula, formando o nucleossomo. Cada nucleossomo consiste em um complexo de oito moléculas de quatro tipos diferentes de histonas, com a dupla hélice de DNA enrolada duas vezes ao seu redor. Através desse processo do nucleossomo, o DNA é protegido da degradação enzimática.
 Algumas porções dos cromossomos permanecem empacotadas, resultando em uma forma altamente condensada de cromatina, denominada heterocromatina. A cromatina restante, que permanece solta no núcleo celular, denomina-se eucromatina. 
Durante o início da meiose e da mitose a eucromatina condensa-se. O DNA agrega-se inicialmente em uma serie de espirais estreitas separadas por regiões não espiraladas, denominada cromômero. Os cromômeros são muito maiores que o nucleossomo e podem ser observados em microscópio ótico. 
 Após a duplicação dos cromossomos, que ocorre durante a interfase anterior, começa a primeira das duas divisões nucleares da meiose. Seguem-se os estágios de prófase, metáfase, anáfase e telófase. Na prófase I (prófase da primeira divisão meiótica), os cromossomos – presentes em número diplóide – inicialmente se tornam visíveis como filamentos longos e delgados. Assim como na mitose, os cromossomos já se duplicaram na interfase anterior. Consequentemente, no começo da prófase I, cada cromossomo é composto por duas cromátides idênticas ligadas pelo centrômero. 
 Antes que as cromátides individuais se tornem perceptíveis, os cromossomos homólogos se emparelham um com o outro. Cada homólogo é proveniente de um dos dois parentais e é composto por duas cromátides idênticas. Desse modo, o par de homólogos é formado por quatro cromátides. O emparelhamento dos cromossomos homólogos é uma parte necessária da meiose; o processo não pode ocorrer em células haplóides, pois tais homólogos não estão presentes. O emparelhamento é denominado sinapse, e os pares de cromossomos homólogos associados são chamados bivalentes.
 Durante a prófase I, os filamentos emparelhados condensam-se cada vez mais; consequentemente, os cromossomos tornam-se mais curtos e espessos. Com a ajuda de um microscópio eletrônico é possível identificar em cada cromossomo um eixo central densamente corado, composto principalmente por proteínas. Durante a prófase mediana, os eixos centrais do par de cromossomos homólogos aproximam-se um do outro até a distância de 0,1 micrômetro, formando o complexo sinaptonêmico, que une os homólogos.
 Cada eixo central é duplo, isto é, cada bivalente é composto por quatro cromátides, duas por cromossomo. Durante o período de existência do complexo sinaptonêmico, porções das cromátides são quebradas e unidas a segmentos correspondentes de suas cromátides homólogas. Essa permutação (crossing-over) resulta em cromátides que são completas, mas possuem uma representação de genes diferente da original. A configuração em forma de X denominada quiasma.
 À medida que a prófase I se processa, o complexo sinaptonêmico desaparece. No final da prófase, o envoltório nuclear fragmenta-se. O nucléolo geralmente desaparece, pois a síntese de RNA é temporariamente suspensa. A seguir, os cromossomos homólogos parecem repelir-se um ao outro. Entretanto, suas cromátides são mantidas unidas pelos quiasmas. Essas cromátides separam-se muito lentamente. Em cada braço cromossômico pode ocorrer um ou mais quiasmas, ou então, apenas um único no bivalente inteiro.
 Na metáfase I, o fuso – um feixe de microtúbulos semelhante àquele que funciona na mitose – torna-se visível. À medida que a meiose prossegue, microtúbulos individuais ligam-se aos centrômeros dos cromossomos de cada bivalente. Então, esses cromossomos emparelhados movem-se para o plano equatorial da célula, onde se alinham aleatoriamente em uma configuração característica da metáfase I. Os centrômeros dos cromossomos emparelhados alinham-se em lados opostos do plano equatorial.
 A anáfase I tem início quando os cromossomos homólogos se separam e começam a mover-se em direção a polos opostos.
 Na telófase I, a condensação dos cromossomos é afrouxada e os cromossomos tornam-se alongados e, uma vez mais, indistintos. Novos envoltórios nucleares são formados a partir do retículo endoplasmático, à medida que a telófase gradualmente passa para a interfase. O fuso desaparece, o nucléolo é novamente formado e a síntese de proteínas recomeça. 
 No início da segunda divisão meiótica, as cromátides-irmãs ainda estão ligadas por seus centrômeros. Essa divisão assemelha-se a uma divisão mitótica: o envoltório nuclear (se ele foi reconstituído durante a telófase I) desorganiza-se, e o nucléolo desaparece no final da prófase II. Na metáfase II, um fuso torna-se novamente evidente, e os cromossomos – cada um formado por duas cromátides – alinham-se com os seus centrômeros no plano equatorial. Na anáfase II, os centrômeros separam-se e se distanciam, e as cromátides recém-separadas, agora denominadas cromossomos-irmãos, movem-se para os polos opostos. Na telófase II, novos envoltórios nucleares e nucléolos são reorganizados e os cromossomos condensados vão se afrouxando e se tornando não visíveis no núcleo interfásico. Ao redor de cada célula nova formam-se as paredes celulares. Desse modo, são formadas células com um número haploide de cromossomos.
 Como resultado dois processos na meiose contribuem para a variação genética nas células produzidas por meiose. Primeiro, os pares de cromossomos homólogos conseguem se separar de formas diferentes e, à medida que aumenta o número de pares de cromossomos, o número de modos diferentes como eles conseguem se separar se torna cada vez maior. Segundo, a permutação mistura os genes existentes nos cromossomos homólogos em novas combinações que não existiam nos cromossomos das células originais que se fundiram para produzir as células diploides que sofreram meiose.